JP2014182908A - 半導体発光素子を備える照明器具 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ベース部材14と、ベース部材の表面に形成した、共に電源と電気的に導通可能で互いに離間する第一導電部材20及び第二導電部材21と、ベース部材の表面に取り付けた、第一導電部材及び第二導電部材と電気的に導通可能な半導体発光素子31と、ベース部材の表面に取り付けた、半導体発光素子を覆いかつ半導体発光素子が発した照明光が拡散しながら透過する透光部材35、39と、透光部材の表面に形成した、照明光の一部を拡散させながら透過させる拡散膜43と、を備える。
【選択図】図5
Description
この照明器具は、絶縁性材料からなるベース部材と、ベース部材に固定したコンタクトと、ベース部材に固定したLEDユニットと、を具備している。LEDユニットは、コンタクトと導通する基板と、該基板に実装したLED(半導体発光素子)と、を一体的に備えており、LEDはベース部材に形成した露出窓を介して外側に露出している。コンタクトはケーブルを介して電源と接続しているので、電源が発生した電力をケーブル及びコンタクトを介してLEDに供給するとLEDが発光する。
しかし従来の拡散レンズだけではLEDで発生した光を十分に拡散させるのが難しく、輝度ムラや色ムラが生じ易い。そのため拡散レンズの直前に、拡散レンズ(及びベース部材)から離間した平板状の拡散板(LSD)を配置することが従来より行われている(特許文献2)。拡散板を利用すれば各LEDから出射される光を十分に拡散できる(光の拡散状態をより均一化できる)ので、LEDの数を減らしても十分な明るさを得ることが可能である。
しかしながら輝度ムラを低減させるために拡散板を拡散レンズ(及びベース部材)から離間した状態で配置すると、ベース部材、LEDユニット、拡散レンズ、及び拡散板を構成要素として具備する照明器具全体の厚みが大きくなってしまうので、この要求に応えられなくなってしまう。
また、拡散板を設けたり、LEDの数を増やして輝度ムラを低減させようとすると、照明器具の部品点数が多くなり、製造コストが上昇してしまう。
そのため半導体発光素子で発生した照明光は、透光部材によって拡散された後に、拡散膜によってさらに拡散されることになる。そのため、ベース部材から離間した光拡散部材を設けることなく、照明光を十分に拡散させることが可能である。
そのため照明器具に設ける半導体発光素子を少なくすることが可能である。
さらに光拡散部材を設ける必要がないので、照明器具の部品点数を少なくし、製造コストを低くすることが可能である。
また、ベース部材から離間した光拡散部材を設ける必要がないので、照明器具全体の厚みを小さくすることが可能になる。
本実施形態の照明器具10は、ヒートシンク11と、ヒートシンク11の上部に一体成形した樹脂部14(ベース部材)を具備している。
ヒートシンク11はアルミニウム等の金属からなる一体成形品であり、その熱伝導率は樹脂部14より高い。ヒートシンク11の上部には低寸円柱形状の上端凸部12が突設してあり、上端凸部12の上面は平面により構成してある。
平面視略方形の樹脂部14は絶縁性及び耐熱性が高い樹脂材料(例えば液晶ポリマー等)からなるものである。樹脂部14の上面には平面視円形の円形凹部15が形成してあり、円形凹部15の底面には平面視円形かつ上端凸部12と同径の円形貫通孔16が形成してある。図4に示すようにヒートシンク11の上端凸部12が樹脂部14の円形貫通孔16に嵌合している(円形凹部15の内面と上端凸部12の上面が特許請求の範囲の「凹部」に相当)。樹脂部14の対角線上に位置する二つの角部には接続用凹部17が凹設してある。さらに樹脂部14の上面には4つの係合孔18が形成してある。
この金属部材は、第一導電部材20と第二導電部材21を二つずつ備えている。第一導電部材20は、円弧状のワイヤー接続部20Aと、ワイヤー接続部20Aと連続するケーブル接続部20Bを備えている。一方、第二導電部材21は、円弧状(ワイヤー接続部20Aと同じ形状)のワイヤー接続部21Aと、ワイヤー接続部21Aと連続するケーブル接続部21Bを備えている。図示するようにワイヤー接続部20A、21Aは樹脂部14の表面(円形凹部15の底面)において露出しており、ケーブル接続部20B、21Bは接続用凹部17の表面において露出している。
この第一導電部材20と第二導電部材21は照明器具10の製造前の段階においては一つの導通板19の一部をそれぞれ構成している。導通板19は図2に示す形状であり、その全体形状は、前後方向に延びる長尺平板状(図1は導通板19の一部のみを図示している)である。導通板19の左右両側部は前後方向に延びるキャリア部22A、22Bにより構成してあり、キャリア部22Aとキャリア部22Bの複数箇所どうしを前後方向に等間隔で設けたキャリア接続部23が接続している。さらに2つの第一導電部材20は共に2本の第一切断ブリッジ24によってキャリア部22A、22B及びキャリア接続部23とそれぞれ一体化しており、2つの第二導電部材21は共に1本の第二切断ブリッジ25によってキャリア接続部23と一体化している。さらに隣接する第一導電部材20と第二導電部材21は1本の第三切断ブリッジ26によって互いに接続している。
樹脂部14は二回の成形行程を経てヒートシンク11と一体化するものである。樹脂部14の一段階目の成形行程が完了したときに導通板19と樹脂部14(の一段階目の完成体)は一体化する。樹脂部14の一回目の成形行程が完了した後に、図示を省略した切断装置によって導通板19の第一切断ブリッジ24、第二切断ブリッジ25、及び第三切断ブリッジ26を切断すると、樹脂部14(の一段階目の完成体)と一体化した第一導電部材20と第二導電部材21が互いに分離状態となる。
隣り合うLED31の上面に露出させて形成した端子(図示略)どうしはワイヤーボンディング33(図3に示した太線)によって接続してあり、かつ、ワイヤー接続部20Aと対向する位置に位置するLED31の端子とワイヤー接続部20Aをワイヤーボンディング33によって接続すると共にワイヤー接続部21Aと対向する位置に位置するLED31の端子とワイヤー接続部21Aをワイヤーボンディング33によって接続してある。さらに前側のワイヤー接続部20Aと後側のワイヤー接続部21Aはワイヤーボンディング33により接続してあり、かつ、後側のワイヤー接続部20Aと前側のワイヤー接続部21Aもワイヤーボンディング33により接続してある。
さらに樹脂部14の円形凹部15内には透光性及び絶縁性を有する熱硬化性樹脂材料や紫外線硬化性樹脂材料等からなる封止剤35(透光部材)が設けてあり、封止剤35はワイヤー接続部20A、ワイヤー接続部21A、反射膜28、LED31、及びワイヤーボンディング33を覆っている。図4に示すように封止剤35の表面は曲面(球面や非球面)により構成してあるので、封止剤35はレンズ機能(光の拡散機能)を発揮する。
透光性カバー部材39は、4つの接続用突起42を対応する係合孔18に対して嵌合することにより、樹脂部14に対して着脱可能に装着してある。
照明器具10のヒートシンク11の下面は、金属板からなるシャシー37の上面に固定してある。
図7に示すように照明器具10の一方の接続用凹部17にはコネクタ付ケーブル45のコネクタ49が着脱可能に接続してある。コネクタ49を接続用凹部17に接続すると、第一コンタクトと第二コンタクトがケーブル接続部20Bとケーブル接続部21Bに対してそれぞれ接触する。当該コネクタ付ケーブル45の2本のケーブル46は電源の陽極と陰極にそれぞれ接続している。
図示を省略した電源スイッチをOFFからONに切り換えると、電源で発生した電流がケーブル46を介して、第一導電部材20、第二導電部材21、LED31、及びワイヤーボンディング33によって構成された並列回路に流れるので各LED31(図8では照明器具10の中心部より左側に位置する全てのLEDをまとめてLED31Aと表示してあり、該中心部より右側に位置する全てのLED31をまとめてLED31Bと表示している)が発光する。なお、上記電源スイッチをONからOFFに切り換えれば、電流のLED31への供給が遮断されるので各LED31は消灯する。
このように各LED31から出射された照明光は、封止材35、拡散レンズ40、及び拡散膜43によって十分に拡散(及び反射)されることにより極めて均一な配光状態(輝度ムラや色ムラが少なくなる)になる。従って、樹脂部14(及びヒートシンク11)から(上方に)離間した位置に光拡散部材(例えば拡散板(LSD))を設けることなく、照明光を十分に拡散させることが可能である。
そのため照明器具10に設けるLED31の数を少なくすることが可能である。
また、樹脂部14(及びヒートシンク11)から離間した光拡散部材を設ける必要がないので、照明器具10全体の厚み(上下寸法)を小さくすることが可能になる。
さらに樹脂部14(及びヒートシンク11)から離間した光拡散部材を設ける必要がないので、照明器具10の部品点数を少なくし、製造コストを低くすることが可能である。
例えば、拡散レンズ40の表面を祖面(細かい凹凸がある面)とした上で、拡散レンズ40の表面に拡散膜43を形成してもよい。このようにすれば、拡散レンズ40の表面に対する拡散膜43の形成状態(密着状態)がより安定する。さらに拡散レンズ40の表面の細かい凹凸及びこれに対応する拡散膜43内面の細かい凹凸が照明光を拡散及び反射する機能を発揮するので、照明光の配光状態をより均一にすることが可能になる。
また拡散レンズ40の裏面(下面)を祖面(細かい凹凸がある面)としてもよい。この場合も、照明光の配光状態をより均一にすることが可能になる。
なお、このように封止材35の表面(上面)に拡散膜43を形成する場合は、透光性カバー部材39の表面に拡散膜43を形成してもよいし、形成しなくてもよい。さらに封止材35の表面(上面)に拡散膜43を形成する場合は、透光性カバー部材39を省略してもよい。
また拡散レンズ40(透光性カバー部材39)の表面に拡散膜43を形成する場合は、封止材35を省略してもよい。
さらにヒートシンク11とシャシー37の間に伝熱性のシートや伝熱性の接着剤を介在させてもよい。
11 ヒートシンク
12 上端凸部(凹部)
14 樹脂部(ベース部材)
15 円形凹部(凹部)
16 円形貫通孔
17 接続用凹部
18 係合孔
19 導通板
20 第一導電部材
20A ワイヤー接続部
20B ケーブル接続部
21 第二導電部材
21A ワイヤー接続部
21B ケーブル接続部
22A 22B キャリア部
23 キャリア接続部
24 第一切断ブリッジ
25 第二切断ブリッジ
26 第三切断ブリッジ
28 反射膜
29 LED固定部
31 LED(半導体発光素子)
33 ワイヤーボンディング
35 封止材(透光部材)
37 シャシー
39 透光性カバー部材(透光部材)
40 拡散レンズ
41 突部
42 接続用突部
43 拡散膜
45 コネクタ付ケーブル
46 ケーブル
47 電線
48 被覆チューブ
49 コネクタ
50 インシュレータ
Claims (3)
- ベース部材と、
該ベース部材の表面に形成した、共に電源と電気的に導通可能で互いに離間する第一導電部材及び第二導電部材と、
上記ベース部材の表面に取り付けた、上記第一導電部材及び上記第二導電部材と電気的に導通可能な半導体発光素子と、
上記ベース部材の表面に取り付けた、上記半導体発光素子を覆いかつ上記半導体発光素子が発した照明光が拡散しながら透過する透光部材と、
該透光部材の表面に形成した、上記照明光の一部を拡散させながら透過させる拡散膜と、
を備えることを特徴とする半導体発光素子を備える照明器具。 - 請求項1記載の半導体発光素子を備える照明器具において、
上記透光部材が、上記ベース部材の表面及び上記半導体発光素子との間に空間を形成する透光性カバー部材である半導体発光素子を備える照明器具。 - 請求項1または2記載の半導体発光素子を備える照明器具において、
上記ベース部材の表面に形成した凹部の底面に上記半導体発光素子を固定し、
上記凹部の底面に透光性の封止材を設けた照明器具。
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